Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was das Proton umtreibt

05.08.2014

Teilchenphysiker der Universität Tübingen weisen erstmals den Gluonen eine wichtige Rolle beim Drehimpuls der Atombausteine zu

Protonen und Neutronen sind Bausteine aller Atomkerne und damit aller Materie. Sie setzen sich ihrerseits aus kleineren Teilchen zusammen, jeweils drei Quarks, die keine eigene innere Struktur aufweisen und durch sogenannte Gluonen aneinander gebunden werden.

Das Proton besitzt außerdem einen Drehimpuls („Spin“), von dem Physiker lange annahmen, dass er in erster Linie von den Quarks verursacht wird. 1987 jedoch ergab ein Experiment an der Großforschungseinrichtung CERN, dass der Spin des Protons nur zu einem kleinen Teil durch die Spins der Quarks entsteht ‒ und die Teilchenphysik stürzte in die „Spin-Krise“. Nun haben Wissenschaftler der Universität Tübingen erstmals festgestellt, dass den Gluonen eine wichtige Rolle zukommt und sie möglicherweise den Hauptanteil des Spins tragen.

Dr. Marco Stratmann und Professor Werner Vogelsang vom Institut für Theoretische Physik der Universität Tübingen und ihre Kollegen Professor Daniel de Florian und Professor Rodolfo Sassot von der Universidad de Buenos Aires, Argentinien, stützten sich bei ihren Untersuchungen auf neue experimentelle Daten des Teilchenbeschleunigers RHIC in den USA, an dem man Protonen zur Kollision bringt.

Gluonen sind die Träger der starken Kraft, eine der vier fundamentalen Wechselwirkungen in der Natur, und tragen maßgeblich zu diesen Kollisionen bei. So konnten die Wissenschaftler in umfangreichen computergestützten Studien die Spinverteilung von Gluonen im Proton bestimmen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift „Physical Review Letters“ (Ausgabe 113, Seite 012001 (2014)) veröffentlicht.

Den Spin des Protons stellt man sich oft ähnlich wie die Rotation eines Kreisels vor. Tatsächlich wird das Proton jedoch nicht wie ein Kreisel von außen angestoßen, es handelt sich vielmehr um ein rein quantenmechanisches Phänomen: einen Drehimpuls, der den atomaren und subatomaren Teilchen in der Natur als Eigenschaft innewohnt und ebenso fundamental ist wie die Masse oder die elektrische Ladung eines Teilchens. Der Spin des Protons bildet zum Beispiel auch die Grundlage für die Kernspintomografie, mit der man detaillierte Aufnahmen aus dem Körperinnern erhält.

In ihrer Studie zeigen die Wissenschaftler nun, dass die Gluonen eine wichtige Rolle für den Protonenspin spielen und möglicherweise den bislang unerklärten Rest des Spins tragen. „Auch wenn noch weitere Daten und Analysen notwendig sein werden, um den Ursprung des Spins detailliert zu verstehen und die experimentellen und theoretischen Unsicherheiten zu reduzieren, ist dieses neue Ergebnis ein wichtiger Fortschritt“, sagt Marco Stratmann. „Nach mehr als 25 Jahren zeichnet sich endlich eine Lösung für die Spin-Krise ab, und wir können das Proton, das so fundamental wichtig für den Aufbau aller Materie ist, wieder etwas besser verstehen.“

Publikation: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.113.012001

Kontakt:
Prof. Dr. Werner Vogelsang (derzeit per Mail erreichbar)
Universität Tübingen
Institut für Theoretische Physik
Auf der Morgenstelle 14 ∙ 72076 Tuebingen
(Telefon +49 7071 29-76372)
werner.vogelsang@uni-tuebingen.de

Antje Karbe | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/

Weitere Berichte zu: Drehimpuls Gluonen Materie Physiker Protonen Spin Studie Teilchen Teilchenbeschleunigers Zeitschrift

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung